滑模变结构控制MATLAB仿真 第3版：基本理论与设计方法

人工智能时代到来，先进控制技术是基础。本书是滑模变结构控制MATLAB仿真（第3版）的上册，即“基本理论与设计方法”部分。本书系统论述了滑模变结构控制的基本理论、基本方法和应用技术，并全部给出了MATLAB仿真分析。本书特色如下：

（1） 滑模变结构控制算法重点置于学科交叉部分的前沿研究。介绍一些有潜力的新思想、新方法的同时，也兼顾基本概念、基本理论和基本方法的深入剖析。

（2）针对每种滑模控制算法，均给出了完整的MATLAB仿真程序，同时也给出了程序的说明和仿真结果，具有很强的可读性。

（3） 从应用领域角度出发，突出理论联系实际，面向广大工程技术人员，具有很强的工程性和实用性。书中有大量应用实例及其结果分析，为读者提供了有益的借鉴。

（4） 书中介绍的各种滑模变结构控制算法非常完整，程序设计结构设计简单明了，便于自学和二次开发。

源代码：书中全部实例代码可到清华大学出版社网站本书页面下载。

《滑模变结构控制MATLAB仿真 第3版 基本理论与设计方法/电子信息与电气工程技术丛书》从MATLAB仿真的角度系统地介绍了滑模变结构控制的基本理论、基本方法和应用技术，是作者多年来从事控制系统教学和科研工作的结晶，同时融入了国内外同行近年来所取得的新成果。
本书是在第2版基础上修改而成的，并增加了部分内容。全书共分12章，包括滑模变结构控制发展综述、连续系统滑模控制、自适应鲁棒滑模控制、基于干扰及输出测量延迟观测器的滑模控制、反演及动态面滑模控制、基于滤波器及状态观测器的滑模控制、模糊滑模控制、神经滑模控制、离散系统滑模控制、基于LMI的滑模控制、Terminal滑模控制。每种控制方法都利用MATLAB程序进行了仿真分析。
本书各部分内容既相互联系又相对独立，读者可根据自己需要选择学习。本书适用于从事生产过程自动化、计算机应用、机械电子和电气自动化领域工作的工程技术人员阅读，也可作为高等学校工业自动化、自动控制、机械电子、自动化仪表、计算机应用等专业的教学参考书。

第1章绪论

1.1滑模变结构控制简介

1.2变结构控制发展历史

1.3滑模变结构控制基本原理

1.4滑模面的参数设计

1.5滑模变结构控制理论研究方向

1.5.1滑模变结构控制系统的抖振问题

1.5.2离散系统滑模变结构控制

1.5.3自适应滑模变结构控制

1.5.4不匹配不确定性系统的滑模变结构控制

1.5.5针对时滞系统的滑模变结构控制

1.5.6非线性系统的滑模变结构控制

1.5.7Terminal滑模变结构控制

1.5.8全鲁棒(Global)滑模变结构控制

1.5.9滑模观测器的研究

1.5.10神经滑模变结构控制

1.5.11模糊滑模变结构控制

1.5.12积分滑模变结构控制

1.5.13高阶滑模控制

1.6滑模变结构控制应用

1.6.1在电机中的应用

1.6.2在机器人控制中的应用

1.6.3在飞行器控制中的应用

1.6.4在倒立摆控制中的应用

1.6.5在伺服系统中的应用

1.7滑模变结构控制相关研究著作

1.8控制系统S函数设计

1.8.1S函数介绍

1.8.2S函数基本参数

1.8.3S函数描述实例

1.9简单自适应控制系统设计实例

1.9.1系统描述

1.9.2滑模控制律设计

1.9.3仿真实例

附录

参考文献

第2章滑模控制基本方法

2.1滑模面设计及应用实例

2.1.1滑模面的参数设计

2.1.2滑模控制的工程意义

2.1.3一个简单的滑模控制实例

2.1.4仿真实例

2.2基于趋近律的滑模控制

2.2.1几种典型的趋近律

2.2.2控制器设计

2.2.3仿真实例

2.3基于趋近律的滑模鲁棒控制

2.3.1系统描述

2.3.2仿真实例

2.4基于上界的滑模控制

2.4.1系统描述

2.4.2控制器设计

2.4.3仿真实例

2.5基于准滑动模态的滑模控制

2.5.1准滑动模态

2.5.2仿真实例

2.6基于连续切换的滑模控制

2.6.1双曲正切函数性质

2.6.2基于双曲正切函数的滑模控制

2.6.3仿真实例

2.7等效滑模控制

2.7.1系统描述

2.7.2等效控制

2.7.3滑模控制

2.7.4仿真实例

2.8滑模控制的数字化仿真

2.8.1基本原理

2.8.2仿真实例

参考文献

第3章几种典型滑模控制

……

第4章自适应鲁棒滑模控制

……

第5章基于干扰及输出测量延迟观测器的滑模控制

……

第6章反演及动态面滑模控制

……

第7章基于滤波器及状态观测器的滑模控制

……

第8章模糊滑模控制

……

第9章神经网络滑模控制

……

第10章离散滑模控制

……

第11章基于LMI的滑模控制

……

第12章Terminal滑模控制

……

滑变结构控制出现于20世纪50年代，经历了50余年的发展，已形成了一个相对独立的研究分支，成为自动控制系统的一种典型的设计方法，适用于线性与非线性系统、连续与离散系统、确定性与不确定性系统、集中参数与分布参数系统、集中控制与分散控制等。这种控制方法通过控制量的切换使系统状态沿着滑模面滑动，使系统在受到参数摄动和外部干扰的时候具有不变性，正是这种特性使得变结构控制方法受到各国学者的广泛重视。

由于滑模变结构控制算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于运动控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。

在滑模变结构控制理论及其工程应用领域，近年来已有大量的论文发表。作者多年来一直从事控制理论及应用方面的教学和研究工作，为了促进变结构控制和自动化技术的进步，发布滑模变结构控制设计与应用中的最新研究成果，并使广大工程技术人员能了解、掌握和应用这一领域的最新技术，学会用MATLAB语言进行滑模变结构控制器的设计，作者编写了这本书，以抛砖引玉，供广大读者学习参考。

本书是在总结作者多年研究成果的基础上，进一步理论化、系统化、规范化、实用化后编写而成的，其特点如下：

（1） 滑模变结构控制算法取材新颖，内容先进，重点介绍学科交叉部分的前沿研究和一些有潜力的新思想、新方法和新技术，取材着重于基本概念、基本理论和基本方法。

（2） 每种滑模控制算法都给出了完整的MATLAB仿真程序，并给出了程序的说明和仿真结果，具有很强的可读性。

（3） 从应用领域角度出发，突出理论联系实际，面向广大工程技术人员，具有很强的工程性和实用性。书中有大量应用实例及其结果分析，为读者提供了有益的借鉴。

（4） 本书给出的各种滑模变结构控制算法非常完整，程序设计结构设计简单明了，便于自学和进一步开发。

全书共分12章，包括滑模变结构控制发展综述、连续系统滑模控制、自适应鲁棒滑模控制、基于干扰及输出测量延迟观测器的滑模控制、反演及动态面滑模控制、基于滤波器及状态观测器的滑模控制、模糊滑模控制、神经滑模控制、离散系统滑模控制、基于LMI的滑模控制、Terminal滑模控制。

本书程序算法使用说明如下：

（1） 本书程序可到www.tup.com.cn或https://ljk.buaa.edu.cn下载。

（2） 下载程序并复制到硬盘MATLAB运行的路径中，即可运行仿真。

（3） 所有算法均在MATLAB R2013a版本下运行成功，也兼容更高级版本。

（4） 所有控制算法按章归类，程序名与书中对应一致。

（5） 如果读者对算法和仿真程序有疑问，请通过电子邮件与作者联系。

本书是基于MATLAB R2011a由于采用的软件仿真环境为MATLAB R2013a英文版，所以书中仿真插图均为英文。环境下开发的，各个章节的内容具有很强的独立性，读者可以结合自己的研究方向深入地进行研究。

作者在滑模控制的研究中得到北京航空航天大学尔联洁教授的热情支持和指导。本书的撰写和研究工作得到了国家自然科学基金项目“N连杆柔性机械臂PDE建模及自适应边界控制理论研究”（编号： 61374048）的支持。

由于作者水平有限，书中难免存在一些不足和疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。

刘金琨

2015年5月于北京航空航天大学